This page is an automatic translation to Korean of Slow sand filtration water treatment plants.This translation is distributed in the hope that it will be useful, but without any guarantee of accuracy.Read more...

농촌 지역의 안전한 물 처리에 투자되는 제한된 금액은 물 처리 시스템의 높은 비용으로 부분적으로 설명됩니다. 그 결과, 농촌 지역 사회 의 대다수는 여전히 요구되는 품질 기준을 충족하지 못하는 피상적인 물을 마시고 있어 심각한 건강 문제를 야기하고 있습니다.

많은 경우에, 수처리 시스템의 높은 비용과 열악한 수질은 가장 단순한 중력에 의한 처리되지 않은 물 운반 시스템에 대한 투자를 억제하여 건강 상황을 더욱 악화시키고 인구, 특히 여성과 어린이가 먼 거리를 걷도록 강요합니다. 인근 강의 상류에서 운반하여 얻을 수 있는 것보다 더 나쁜 품질의 물을 가져오는 것.

완속 모래 여과 시스템은 기술적으로 실행 가능한 수처리 솔루션입니다. 그럼에도 불구하고 기술 구현 및 시스템 운영에는 여전히 많은 어려움이 있습니다. 또한 건설의 직접 비용이 상대적으로 높습니다. 이러한 시스템의 상당 부분이 다음과 같은 이유로 폐기되었습니다.

• 연중 다른 시기에 수질의 변화가 고려되지 않았기 때문에 부적절한 설계.
• 시스템 운영을 담당하는 사람들은 일반적으로 시스템 운영에 대한 적절한 교육을 받지 못한 커뮤니티 구성원입니다.
• 담당 기관은 설비를 적절하게 모니터링하지 않습니다.
• 예비 부품은 현지에서 구할 수 없습니다.
• 필터 베드의 모래는 여러 층을 긁어낸 후 최소 두께에 도달하면 교체되지 않습니다.

완속 모래 여과의 주요 특징은 생물학적 활동의 영향으로 원수에서 병원성 유기체, 특히 수인성 질병을 전염시키는 박테리아 및 바이러스를 효율적으로 제거한다는 것입니다. 또한 화학 제품이 필요하지 않으며 고도의 자격을 갖춘 지속적인 감독도 필요하지 않습니다.

느린 여과는 의심할 여지 없이 농촌 지역에 가장 적합한 기술입니다. 그러나 설명된 문제 중 일부를 피하기 위해서는 시스템이 농촌 인구에게 식수를 공급하는 목적을 실제로 달성할 수 있도록 지역의 기술 및 경제적 능력을 고려한 솔루션을 적용하는 것이 필요합니다.

이 핸드북에 포함된 제안은 기술적으로 적절하고 커뮤니티에서 쉽게 관리할 수 있는 저렴한 대안입니다. 수정된 자갈 사전 여과, 완속 모래 여과 및 적응된 소독 장치로 구성됩니다.

설계

처리수 공급 프로젝트를 시작하기 전에 지역사회의 조직 수준을 평가하고 정의하는 것이 필수적입니다. 그것이 불충분하거나 존재하지 않는 경우 시스템의 운영 및 유지 관리가 무시되고 결국 포기될 가능성이 높습니다.

커뮤니티는 기술 옵션의 선택, 작업의 건설 및 감독, 서비스 관리를 포함하여 상수도 서비스 설치의 모든 단계에 참여해야 합니다.

디자인 단계에서 커뮤니티는 제안된 솔루션을 연구하고 최상의 기술 대안과 가장 적절한 서비스를 결정해야 합니다. 결과적으로 그들은 건설에 대한 자신의 기여와 지불해야 할 요율, 각 대안의 장점과 단점, 운영 및 유지 관리 책임을 포함하여 시스템 비용을 인식해야 합니다(UNDP 1998).

가능한 수처리 솔루션을 정의하기 위한 예비 연구에서는 다음 요소를 염두에 두어야 합니다.

• 기상 조건: 온도는 수처리 시스템의 성능에 상당한 영향을 미치며 강우의 강도와 지속 시간은 수원의 양과 질에 영향을 미칩니다.
• 유역 특성: 잔여 물의 ​​배출 또는 화학 처리된 농지의 유거수와 같은 인적 및 자연적 요인은 수질에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.
• 수질: 물의 수질과 필요한 처리 수준을 결정하기 위해서는 물에 대한 물리적, 화학적 및 세균학적 분석이 필요합니다.
• 식물의 위치: 땅은 5~10%의 자연 경사를 가지고 쉽게 접근할 수 있어야 하며 자연 위험이나 인근 지하수에 노출되지 않아야 합니다. 소유자와의 서면 계약서에 서명해야 합니다.
• 공동체의 특성: 제도 수용에 영향을 미칠 수 있는 관습과 신념, 기존 조직의 특성, 천연 재료와 인적 자원의 가용성, 학교 교육 수준을 알 필요가 있습니다.
• 수질 관련 질병의 존재: 농촌 지역에 식수를 공급하기 위한 가능한 솔루션으로 수처리 공정을 선택하는 것은 원수의 품질에 달려 있습니다.

P = 사전 침전 S = 침전 PC = 흐름이 상승하는 층의 자갈 사전 필터 PS = 수직 또는 수평 흐름과 직렬로 연결된 자갈 사전 필터 FL = 느린 모래 필터 C = 체

• 물에 분변성 대장균군과 표에 표시된 값을 초과하는 탁도 수준이 포함되어 있으면 다른 수원을 찾는 것이 좋습니다.
• 공장 입구에서 흐름을 측정하기 위해 삼각형 위어 구조를 고려해야 하며 원하는 물을 페인트로 표시해야 합니다. 작업자는 흡입 밸브를 열어 시스템 작동에 필요한 흐름을 재현할 수 있습니다.

에어레이션

폭기는 다음을 위해 물과 공기를 혼합하는 것으로 구성됩니다.

• 물의 산소 함량을 높이십시오.
• 이산화탄소 함량을 줄여 물의 pH를 높입니다.
• 철분, 마그네슘, 황산수소, 메탄, 각종 휘발성유기화합물을 제거하여

물(Hofkes et al, 1987).

가장 간단한 폭기 방법은 다음과 같습니다.

다중 트레이 에어레이터

공간을 적게 차지하는 경제적인 솔루션입니다. 바닥이 메쉬로 된 4~8개의 트레이로 구성되며, 트레이 사이에 30~50cm의 간격을 두고 포개어 놓습니다. 물은 다공성 파이프를 통해 첫 번째 트레이에 고르게 분배되거나 막대로 분출을 막음으로써(그림 참조) 물이 1제곱미터당 0.02m3/s의 속도로 트레이에 스며들도록 합니다. 트레이 표면. 그런 다음 작은 물방울이 다음 트레이에 분사됩니다. 트레이는 다양한 재료로 만들 수 있습니다: 석면-시멘트 시트, 직경이 작은 플라스틱 파이프 또는 평행한 나무 칸막이. 더 미세한 스프레이를 얻기 위해 통풍기 트레이를 약 10cm 깊이의 두꺼운 자갈로 채울 수 있습니다.

그림 2: 나무 쟁반은 물을 작은 물방울로 제동합니다.

캐스케이드 에어레이터

이것은 각각 높이가 30cm이고 너비 미터당 약 0.01m3/sec의 용량을 갖는 4개 또는 6개의 단계로 구성됩니다. 난기류를 발생시켜 폭기 효율을 향상시키기 위해 각 단계의 가장자리에 장애물을 배치하는 경우가 많으며,

다중 트레이 에어레이터보다 더 많은 공간이 필요하지만 헤드 손실이 적고 유지 관리가 필요하지 않습니다.

사전 여과

수처리 시설의 많은 설계는 수질의 차이를 고려하지 못하는데, 특히 우기에는 탁도가 높아져 필터가 막히고 효율성이 떨어집니다. 따라서 탁도뿐만 아니라 조류와 박테리아도 제거하여 필터 수명을 연장하고 청소 빈도를 줄이는 사전 여과를 포함하여 다양한 공정을 통해 사전에 물을 정화해야 합니다(Collins et al, 1991).

상승 및 하강 흐름 사전 필터의 효율성은 비슷하지만 전자는 유압식 역세척 작업이 더 간단하기 때문에 유지 관리가 더 쉽습니다.

탁도가 50 UT 미만이고 피크가 짧은 물의 경우 층에서 상승하는 흐름의 대안이 권장됩니다. 반면 시리즈 사전 필터는 고형물을 더 잘 저장할 수 있기 때문에 수질이 좋지 않은 물에 더 적합합니다(AARAUV 1985).

사전 여과 장치에서 균일한 흐름을 달성하기 위한 두 가지 대안이 있습니다.

• 장치를 격리하기 위해 수동 세척 밸브가 장착된 직사각형 탱크가 있는 구조. 약간의 투자가 필요하지만 이것은 운영자에게 가장 편안하고 장기적으로 가장 신뢰할 수 있는 솔루션입니다.
• 각 장치 입구의 수분 측정 장치 및 그에 따른 흡기 밸브 조절. 추가 투자가 필요하지 않습니다.

오름차순 흐름과 함께 레이어의 자갈 사전 필터

설명

흡기 파이프는 프리 필터 중앙을 통해 장치 하단으로 연결됩니다. 이 파이프에서 물은 2차 다공성 파이프를 통해 장치 전체에 고르게 분배됩니다. 여과 구역은 크기가 다른 4개의 자갈층으로 구성되어 있으며 가장 두꺼운 자갈이 바닥층을 형성하고 가장 가는 자갈이 최상층을 형성합니다.

물은 오름차순 방식으로 여과 구역을 통과하며 중심에서 50mm, 자갈 여과층에서 0.40m 지점에 직경 12.7mm의 구멍이 있는 배출관에 집수됩니다. 이 파이프는 수두 손실을 줄이고 나가는 흐름을 용이하게 하기 위해 흡입 파이프보다 클 수 있습니다.

배수 구역은 프리 필터의 하단에 있습니다. 유닛의 바닥은 12.5%의 경사를 가지고 있어 침전물이 세척수 배출 채널로 쉽게 배출됩니다. 슬래브 또는 벽돌은 자갈을 지지하기 위해 배출 채널에 2~3cm 간격으로 놓입니다(CRHEA 1991; Marrón 1998).

설계 기준

여과 속도는 수질에 따라 선택합니다. 수질에 따라 1 ~ 1.5 m3/h의 속도로 증가합니다.

• 장치 바닥의 물을 분배하는 2차 및 주 파이프의 속도 비율은 균일한 분배를 위해 Vp/Vs < 0.462여야 합니다. 따라서 보조 파이프의 직경이 구해집니다.
• 정상적인 사전 여과 작업 중 베드의 부피 손실은 약 20cm입니다.
• 전여과-여과 시스템은 급작스러운 원수의 수질 차이를 흡수하는 능력이 제한적입니다.

오름차순 유동층이 있는 기타 자갈 전여과 모델

시리즈 수직 흐름 자갈 사전 여과

수평 흐름 자갈 사전 여과

여과법

필터를 열심히 청소하는 저속 수정 필터

아래에서 제안하는 완속모래여과기는 기존의 가변두부 저속여과기와 다음과 같은 점에서 차이가 있다.

• 물 유입구와 배출구 구조는 기존 필터보다 기능을 변경하지 않고 단순합니다.
• 모래층의 주요 생물학적 활동은 첫 번째 층에서 일어나고 아마존 지역의 고온이 이 활동에 유리하다는 점을 고려하여 모래층의 높이는 35cm로 95%의 대장균군이 서식할 수 있도록 하는 것이 좋습니다. 제거됩니다.
• 22페이지와 같이 상승류 필터-쓰레기 청소 방식을 적용합니다.

위에서 언급한 수정으로 필터를 만드는 직접 비용이 약 40% 감소했습니다(구조가 단순화되고 필터 상자의 높이가 감소함).

선택한 모래를 먼 곳에서 운송해야 하므로 비용이 크게 증가하므로 여과층을 위한 모래 선택은 중요한 포인트입니다. 이것은 필터의 직접 건설 비용의 30%를 나타낼 수 있습니다. 기술 문헌은 모래의 특성에 대해 매우 요구합니다. 그러나 간단한 방법으로 현지에서 구할 수 있는 모래를 체질하고 청소하여 필터의 효율성에 영향을 주지 않고 적절한 여과층을 얻을 수 있습니다(작동 및 유지보수 장 참조).

설명

정상적인 여과 작업 중에 물은 필터의 상단 부분을 통해 상층액 층으로 들어갑니다. 흡입 파이프에는 흡입 파이프 상단에 축적될 수 있는 공기를 배출하기 위한 두 개의 구멍이 있습니다. 물은 몇 시간 동안 상청액 층에 남아 있을 것이며, 이 시간 동안 부유 입자가 가라앉을 것입니다.

필터가 막히면 상청액 층이 가장자리까지 올라가고 이때 모래층을 청소해야 합니다. 가장자리 위로 20cm의 여유 공간이 있어야 합니다.

가장 큰 생물학적 활동은 물에 있는 대부분의 병원성 유기체가 제거되는 모래 표면층에서 발생합니다. 침대는 전체 물의 양에 따라 높이가 30~40cm 사이여야 합니다. 여과층이 포함된 섹션의 필터 상자 내벽은 단락 형성을 방지하기 위해 마감 처리가 거칠어야 합니다.

모래는 너무 두껍거나 너무 미세한 입자를 제거하기 위해 체질 과정을 거쳐야 합니다. 자갈과 모래는 유기물과 점토를 제거하기 위해 필터에 넣기 전에 세척해야 합니다(작동 및 유지보수 장 참조).

물은 여과 모래층을 통과하여 다음 장치로 이어지는 다공성 파이프로 구성된 아래의 배수 시스템으로 이동합니다. 모래를 지탱하기 위해 바닥의 다공성 파이프 위에 자갈 층을 놓습니다.

필터 외부의 출구 파이프에는 모래층 위에 10-20cm 티 파이프가 있어 필터에서 우발적으로 배출되어 미생물 층에 영향을 미치고 작동 중 부압이 형성되는 것을 방지할 수 있습니다. 이 파이프는 기존 필터의 최소 수위를 ​​조절하는 장치와 같은 역할을 합니다.

청소 수로에서는 필터 해로잉 방식을 사용하여 긁어모으는 과정에서 베드에서 먼지를 끌어내는 물을 수집합니다.

설계 기준

모래의 유효 직경이 작을수록 필터에서 박테리아가 더 효율적으로 제거됩니다. 그러나 청소 빈도도 증가합니다. 세균학적 함량이 높은 맑은 물의 경우 작은 유효 직경이 선택되고 탁한 물의 경우 큰 유효 직경이 선택됩니다.

• 세균 함량이 높은 물의 경우 낮은 여과 속도와 0.4m 두께의 베드를 권장합니다.
• 배수관은 주배수관과 바닥에 50mm 간격으로 처리수가 유입되는 직경 12.7mm의 다공성 측면배수관으로 구성된다. 측면 배수관 사이의 간격은 측면 배수관 전체 길이의 1/16, 벽 전체 길이의 1/32에 해당해야 합니다.
• 파이프의 크기는 파이프의 모든 지점에서 속도 제한이 0.30m/s를 초과하지 않아야 한다는 기준을 기반으로 해야 합니다. 메인 드레인(VD)과 보조 드레인(Vd) 사이의 속도 목록은 균일한 분포를 얻기 위해 VD/ Vd < 0.462여야 합니다.
• 프리 필터의 배출구에서 필터 바닥까지 최대 3m 높이를 고려해야 프리 필터에서 흐르는 물이 흐름 또는 역류 필터 청소에 사용될 수 있습니다. 이 높이는 필터의 침전물에 의해 발생하는 헤드 손실을 방지하여 청소 과정에서 물이 정상적으로 흐를 수 있도록 합니다.

소독: 소규모 점적 염소 처리기

설명

• 원래 용액 탱크 이것은 저수조 상단에 있는 작은 콘크리트 탱크로 구성되어 있으며 물 주입구 근처와 탱크 덮개 옆에 있습니다. 염소 처리기의 내부 벽과 바닥은 누출을 방지하기 위해 실러와 함께 2cm의 시멘트 층으로 채워져야 합니다. 염소가 저장조의 구조를 악화시킬 수 있기 때문에 특히 바닥을 통해 누출이 없어야 하는 것이 중요합니다. 바닥은 세척 파이프 쪽으로 약간 경사져야 합니다. 탱크에는 7일 동안 충분한 최대 저장 용량이 있어야 합니다.

• 소규모 염소 처리기 뚜껑 염소 처리기와 저장소의 덮개에는 낯선 사람이 만지지 못하도록 자물쇠가 있어야 합니다. 염소 증발을 방지하기 위해 항상 제자리에 있어야 합니다. 그러나 염소는 덮개와 염소 처리기 벽 사이의 홈을 통해 여전히 증발할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 고무 내부 튜브를 탱크 가장자리에 못으로 고정하여 밀봉해야 합니다.
• 드립 설치 이것은 ½" 파이프와 염소 처리기 바닥에서 3cm 위에 위치한 ½" 플라스틱 탭으로 구성됩니다. 탭은 드립을 제어하는 ​​데 유용합니다. 드립 제어 시스템은 플로터와 흐름(따라서 드립)이 일정할 수 있는 구멍이 있는 파이프로 구성됩니다.
• 청소 파이프 이것은 염소 처리기 바닥과 수평을 이루는 ½" 플라스틱 파이프입니다. 이 파이프에는 염소 처리기 청소가 필요할 때 열 수 있는 출구 지점에 플러그가 있습니다(Marrón, 1998b).

작동 및 유지보수

유량 측정 장치는 처리장 입구에 설치해야 하며 처리장의 작동 흐름을 조절하기 위한 해당 유입 밸브도 설치해야 합니다.

아래는 처리된 물을 운반하기 위한 밸브 구조입니다. 바이패스 밸브(B)를 사용하면 장치가 작동하지 않는 경우에도 플랜트가 계속 작동할 수 있습니다.

유량 측정 장치는 그림과 같이 삼각형 위어 1개와 직사각형 위어 2개를 권장합니다.

In order to regulate the flow, the IP inlet valve is switched on until the water in the triangular weir reaches the paint mark, which indicates the plant's operating flow. The rectangular weirs serve to make sure that the water enters the two sediment tanks evenly. Two simple wooden sluice gates serve the purpose of the IS1 and IS2 valves, shutting off water flow into a sediment tank during maintenance.

PRE-FILTER IN ASCENDING FLOW LAYERS

Pre-filters serve to eliminate impurities that cloud the water. If impurities enter the filter directly they will obstruct it: frequent cleansing is therefore necessary.

Dirty water enters through the lower part and rises through the gravel filtration bed, which itself retains algae, a good percentage of bacteria, and all suspended matter larger than 10mm in diameter. Then the upper pipes collect the water to convey it to the next treatment unit.

Operation of the pre-filter in ascending flow layers

• Start-up To fill the pre-filter, shut off the drainage valve and slightly open the inlet valve so that a moderate flow does not drag the solids accumulated on the bed. This flow can be increased gradually as filling progresses.
• Normal pre-filtering operation During the pre-filtration operation the inlet and outlet valves should be open. The drainage valve should remain shut. When necessary, remove algae and floating elements.
• Hydraulic cleaning The discharge descending from the pre-filter will drag the particles that settled in the gravel during normal operation. For thorough cleaning it is important to completely empty the pre-filter. The operation should be repeated two or three times until the water is clean.

The pre-filter should not remain empty for too long, because adhered material will be compacted, making the subsequent hydraulic cleaning process less effective.

In order to prevent accumulated mud from compacting (and to reduce the regularity of manually cleaning the gravel), hydraulic cleaning should take place approximately once a week during the rainy season (high turbidity) or every two months during a dry season (low turbidity).

The following steps should be followed:

1. Shut the inlet valve and open the drainage valve
2. Wait until the unit is completely empty
3. Fill the unit again, as indicated in the start-up chapter, i.e. with a moderate flow
4. If the cleaning water is cloudy, repeat the operation

• Manual cleaning

There comes a time when, after successive hydraulic cleaning processes, not all the material accumulated in the filtration bed is eliminated because it is stuck to the gravel walls. In this case the pre- filter should be cleaned manually. As a reference, this should be done at least once a year after the rainy season.

First of all, remove the water from the inlet pipe. Extract the top layer and wash it in a water container. The best procedure for washing gravel is to stir it mechanically in a container so that the friction loosens the solids that are stuck to the gravel surface. A cylinder could be used, as shown in the figure. The gravel is then scraped with the help of a stick whilst the clean water is entering the cylinder through a hose. The water with the impurities from the gravel will go out through another hose placed further up in the cylinder.

The same procedure is followed for the next layer, trying not to mix the gravel of the different layers. If for any reason they do mix, they should be sifted again to separate them.

The pre-filter must contain water in order to prevent the filtered material from compacting the unwashed gravel onto the wall in the pre-filter.

Once the pre-filter is empty, the walls must be brushed down and the layers replaced on the bottom.

The gravel should be replenished carefully in layers of corresponding size. This should be done immediately after this cleaning process, in order to avoid possible contamination.

Maintenance of pre-filters

• Cut down weeds, shrubs and trees around the pre-filters.
• Protect the soil against erosion.
• Repair cracks in the structure walls.
• Check all the valves and grease them if necessary.
• Extract floating elements from the water.

SLOW SAND FILTERS

The main characteristic of slow filtration is that it eliminates bacteria and viruses in the water. It is a very effective mechanism because it simulates the natural purification process that occurs when rain water goes through the crust of the earth down to subterranean rivers.

A thin, jelly-like film forms on the surface of the sand, digesting and eliminating impurities in the water. Once the water has gone through this layer it seeps into the sand bed, where the main part of the purifying treatment takes place, and where pure water is obtained.

During the filtration process, impurities come into contact with - and are trapped by - the grains of sand on the surface. The impurities then go through a chemical and biological degradation process to become simpler, more inoffensive forms that dissolve or remain on the sand bed as inert matter until the filter is cleaned.

Other advantages of slow filtration:

• No chemical substances need be applied
• The system can be managed by a fairly unskilled operator on a regular basis.

Operation of the slow sand filter with filter-harrowing cleaning

Preparing the sand bed

It is important to eliminate the finest and thickest grains of sand. This will maintain good porosity in the bed without affecting the successful elimination of bacteria and viruses. The sand must be free of any clay or organic matter.

To prepare the sand it must be sifted as follows: place the fixed sifter at a 45% angle. With a spade, forcefully throw the sand at it. The sand should be completely dry during this task. (Cánepa 1988).

The steps are as follows:

1. Sift the sand through a sifter with 2.54cm (1") holes to eliminate pieces of wood, stones, etc.
2. Sift the sand through a sifter with 1.588cm (5/8") holes to retain thick sand.
3. Sift the sand through a 0.635cm. (1/4") and 0.317cm. (1/8") sifter to eliminate sand that is too fine.
4. Wash the sand to remove the clay and organic matter adhered to the grains of sand, following the same procedure as for washing gravel. A total of eight people are required for the sifting operation.

Start-up

The idea is to fill the two filters with an ascending flow, in order to avoid the accumulation of air bubbles.

1) Check the filter valves to make sure they are shut

2) Fill the first filter through the top opening both the inlet valve (F1) and the outlet valve (SF1).

3) Whilst the first filter is filling up, close the inlet valve of the reservoir (IR) and open the outlet valve of the second filter (SF2) so that the water treated in the first filter enters through the bottom of the second filter. Filling the second filter with an ascending flow eliminates the air bubbles accumulated in the sand bed.

4) When the water in the second filter reaches a level of 10cm above the sand bed, open the inlet valve (IF2) and close the inlet valve of the first filter (IF1).

5) Open the cleaning valve at the bottom of the first filter which was filled through the top, in order to drain it completely.

6) When the first filter is empty, close the drainage valve and let the water treated in the second filter enter the first filter though the bottom, filling it up to between 10 and 20cm above the sand bed.

7) Open the inlet valve to the first filter (IF1) and the inlet valve to the reservoir for the normal filtration process.

Normal filtration operation

During the filtering operation the inlet and outlet valves must be open, whereas the valves for cleaning the bottom and the filtration bed should remain shut.

When necessary, algae and floating elements should be removed.

The incoming flow must be measured by unscrewing the universal union of the descending pipe through which the water enters, whilst at the same time filling a bucket with a specific capacity. If the flow entering the filtration units is different, the inlet valves must be regulated so that the incoming flow is the same.

Cleaning the filtration bed

If the water level in the filter rises to the brim, it means that the sand bed is obstructed and needs to be cleaned (Canepa 1988; Marrón 1998a).

Two cleaning methods can be applied, depending on the duration of the preceding filtration flow.

Dry filter-harrowing cleaning method: Applied when the previous run has lasted more than a month. It consists of de-compacting the sand and redistributing the filtered material to regenerate the porosity of the sand bed. (Pardon et al, 1983). These steps should be followed:

1) Close the water inlet and let the water filter at a declining rate throughout the night.

2) The next day, remove floating matter and open the bottom cleaning valve until the water reaches 15cm below the surface of the sand.

3) De-compact the 15cm deep sand bed with a pick, then rake the sand to loosen it and make it more spongy.

4) Open the filter inlet valve.

Whilst the filter-harrowing method is being applied in a dry filter, care must be taken to ensure that only the corresponding quantity of water enters the filter that is still in operation. To this end, close the filter inlet valve until the correct operating flow is obtained. In this way the surplus water in the pre-filters will overflow away. This operation must take place every time one of the two filters is out of service.

This is applied when the previous run has lasted less than a month. It consists of making the water flow against the current (ascending) whilst the sand bed is raked until the cleaning water is less cloudy. The cleaning water will drag the dirt and other matter raked up from the sand. Then the same method applied for the dry filter-harrowing method should be applied. The steps to be followed for cleaning the first filter are:

1) Close the water inlet and let the water filter at a declining rate throughout the night.

2) The next day, remove the floating matter and open valve to clean the filtration bed. Shut the inlet valves to both filters, the outlet valve (SF2) of the filter that will not be cleaned and the inlet valve to the reservoir (R). Open the filter by-pass valves (BF) so that the effluent from the pre-filters enters through the bottom of the filter to be cleaned – ie. through the filtered water outlet pipe (see sketch).

3) Rake the entire depth of the sand bed (30 to 40cm) whilst the water flows against the current until it is clearer, taking care not to rake the layer supporting the gravel below the sand. Rake 15 - 20cm of the whole filter surface by rows; then remove the raked sand from the surface of half the filter to the other half, as shown in the drawing, and rake the remaining 15 to 20cms. Replace the sand and then repeat the operation on the other half of the sand bed. Try and prevent the cleaning water from overflowing and losing sand. This operation can take about two hours and two people are needed to take turns raking the sand.

4) Close the water outlet (SF 1) and the cleaning valve of the filtration bed in the filter undergoing cleaning (filter 1). Open the inlet valve to the reservoir (IR) and the inlet (IF2 and outlet (SF2) valves of filter 2, putting it into normal operating mode.

5) Next, apply the dry filter-harrowing method to filter 1.

Complete filter cleaning

This operation takes place every five years.

1) Remove the sand and the gravel, without mixing the gravel from the different layers.

2) Wash the filter layer and the drainage pipes with a brush and water and replace them if they are deteriorated.

3) Wash the sand and the gravel

4) Put the clean gravel and sand back in place. Replace any lost sand or gravel.

Maintenance of the filters

• Cut back weeds, shrubs and trees around the filters.
• Protect the soil against erosion.
• Repair cracks in the walls of the structure.
• Examine the valves and grease them if necessary.
• Remove floating elements from the water layer.
• Monitor the growth of algae. If there is excessive growth the filters must be covered.
• Monitor the flow entering the filters.
• Monitor the smell and flavour of the water.
• Keep a record of the turbidity at the entrance to the filters and note the length of the filtration process.

SMALL-SCALE DRIP CHLORINATOR

Water of a very good quality is produced by slow sand filtration. Nevertheless, chlorination is essential for complete disinfection purposes, and to avoid future contamination of the water while it is being transported and handled. A chlorine and water solution is prepared in the chlorinator and then allowed to drip into the reservoir to disinfect the water. The drip is controlled with a tap.

Operation and maintenance of the chlorinator

Gauging the flow, calculating the drip and preparing the mother solution

The following operations are only necessary when the chlorinator starts operating and when the quantity of water entering the reservoir varies, for example during a change of season. (Marrón, 1998b). An appraisal must be made to calculate the flow entering the reservoir. Once the flow has been calculated, the quantity of chlorine required, the volume of the mother solution to be prepared and the drops per minute required to disinfect the water can be obtained using the following table.

After using the above table to calculate the quantity of chlorine, place it in a bucket with enough water to dissolve it, then pour this mixture into the chlorinator and add sufficient water to complete the litres of mother solution recommended by the table. The mother solution (concentration: 5000 ppm) is the mixture of chlorine and water poured into the drip chlorinator to disinfect the water in the reservoir. The tap must then be regulated to provide the approximate number of drops per minute indicated in the table. Count the drops per minute and if the chlorinator provides five drops more or less than indicated in the table, it can be considered correct.

The chlorine considered in this table is powdered HTH at 65%. If chlorine of another percentage is used, then the necessary weight can be calculated with the following operation (only the second column of the table will vary).

Calibration of the small-scale chlorinator: regulating the drip

Normal type of water is considered for the previous data. However, some physical and chemical aspects of the water could alter the chlorination. Consequently, the drip must always be regulated when putting the chlorinator into operation.

Measuring the residual chlorine in the tanks furthest away from the network will demonstrate whether the drip obtained in the table is correct.

If the necessary amount of residual chlorine is not found (0.2 ppm – 1.0 ppm), the tap must be regulated to increase the drip. Never increase the dose to more than three times the amount calculated in the table.

Operation of the small-scale chlorinator

The mother solution must be removed every two days – because the chlorine tends to settle at the bottom of the chlorinator – and the number of drips must be controlled to make sure they are adequate, otherwise the tap will need to be regulated.

The drip control system, comprised of a flexible polyethylene pipe with a hole and a floater, provides a constant drip. This system must be checked to make sure it is in good condition.

If for any reason the water stops flowing into the reservoir, the tap dripping the chlorine solution must be closed immediately. The chlorine loses its disinfecting power as the days go by, therefore the mother solution must not remain in the chlorinator for more than seven days.

Cleaning the chlorinator

Every time a new mother solution is prepared, the chlorinator must be cleaned to remove previous particles and the remaining solution. To this end, remove the stopper of the cleaning pipe and rinse with water.

OPERATION AND MAINTENANCE TRAINING

A TRAINERS' GUIDE

Training is geared towards changing behaviour. It is therefore an agent of change and ensures the sustainability of water treatment systems.

Knowledge of water treatment procedures and manual operation and maintenance skills will not give rise to a change in behaviour unless they are accompanied by a motivation process and the creation of an appropriate environment among the community and the people in charge of the operation.

Analysis of the situation

It is necessary to analyse the situation in the community and its levels of organisation.

Evaluation of training requirements

Based on an analysis of the tasks to be performed by the operators, a decision must be made regarding how many of them will be trained and the type and level of training they will receive.

The tasks required must be compared with the knowledge and skills of available operators. The training courses must bridge these gaps.

Design of the training programme

The programme will be designed based on previous studies, defining the contents, methodology, materials and the level of knowledge and skills to be acquired (see the example of a training programme).

Implementation of the training programme

If I hear: I forget, If I see: I remember, If I do: I understand. (Old Chinese proverb)

Learning tends to be an imitation process, therefore it is necessary for the trainer to provide proper examples to be followed. This process must be reinforced with practical work to make sure that the operators understand properly, otherwise they should be corrected.

Participatory methods whereby operators communicate with each other and learn by doing are always much more effective than simple lectures.

First of all, the trainer must provide a general vision of all the tasks and procedures required for the operation of a water treatment plant. Then the information on each task must be presented and assimilated as part of a logical sequence. The steps below should be followed for each task:

1) Knowledge must be transmitted through talks, photographs, drawings, questions and discussions (no more than 30 minutes)

2) Demonstration of a practical example.

3) Practical work. This step builds up the operators' confidence in the tasks and should continue until they demonstrate that they are capable of carrying out the task properly.

Characteristics of the trainer A trainer is a learning facilitator who gives participants the opportunity to learn through experience, thus building up their confidence.

It must be remembered that people learn individually, therefore the trainer must:

• Show a sincere interest in each individual
• Provide encouragement and support
• Involve everyone
• Make sure that he is understood by everyone

Evaluation of the training course

The evaluation consists of obtaining information on the learning progress, in terms of feedback about the knowledge acquired, and the success of the practical work. Evaluation provides useful information to the operators about progress made, and is a source of information for subsequent training sessions.

Impact evaluation

This consists of obtaining information regarding the application of the knowledge acquired (IRC 1983; Waterlines 1997).

Example of a training programme on slow sand filtration

Programme of theoretical courses

BIBLIOGRAPHY

ALLEN, R.B. A method of cleaning slow sand filters developed at the West Hartford, CT water treatment plant.

Water Supply and Water Removal Area of Universidad del Valle (1985). Integrated project on research and demonstration of slow sand filtration. Colombia.

BELLAMY, W.; HENDRICKS D.; LOGSDON, G. (1985). Slow sand filtration: influences of selected process variables. AWWA. Research Foundation. 6666. West Quincy Avenue, Denver, Co. 89235, United States.

CAIRNCROSS, S.; FEACHEM, R. (1978). Small water supplies. The ROSS Institute, London, United Kingdom.

CÁNEPA DE VARGAS, L. (1982). Technification Programme for operational supervisors of water treatment plants: routine operation and maintenance. Slow filtration. CEPIS/PAHO.

CÁNEPA DE VARGAS, L. (1992. Slow filtration: theory and evaluation; design; operation, maintenance and control. CEPIS.

CÁNEPA DE VARGAS, L. (1998). Regional workshop: basic sanitation technologies adjusted to the rural environment. CEPIS/PAHO.

CEPIS (1984). Guide for designing slow filtration plants for rural areas. DTIAPA C-3 Manual. Lima, Peru.

COLLINS, R.; TAYLOR T.; MALLEY, J.P. (1991). "Evaluating modification to slow sand filters". In AWWA. Research Foundation, 6666 West Quincy Avenue, Denver, Co. 80235, United States.

CRHEA EESC-USP (Water Resources and Applied Ecology Centre) (1991). "National seminar on pre-filtration and slow filtration for water supplies". San Carlos, Sao Paulo, Brazil.

HOFKES; EBBO, H.; HUISSMAN, L. (1987). Small community water supplies: Technology of small water supply system in developing countries. IRC.

IRC. Water and Sanitation Centre (1983). Guidelines for operation and maintenance of slow sand filtration plants in rural areas of developing countries.

MARRÓN C. (1998). Modified low-cost filter and filter-harrowing cleaning. XXVI Inter-American Congress on Sanitary and Environmental Engineering. ITDG – Peru.

MARRÓN C. (1998). Drinking water systems: Administration, operation and maintenance handbook. ITDG – Peru.

PARDON, M.; WHEELER, D.; LLOYD, B.J. (1983). Process aids for small scale slow sand filtration. Microbiology Department, University of Surrey, Guildford, United Kingdom.

UNDP – World Bank Water and Sanitation Programme (1998). Peru: guidelines for a national rural water and sanitation programme.

Waterlines, July 1997, vol. 16, No. 1. Technical Brief No. 53: "Training".